DE3718777C2

DE3718777C2 -

Info

Publication number: DE3718777C2
Application number: DE3718777A
Authority: DE
Inventors: Akira Kamiyama; Nobuo Yanagisawa; Nobuyuki Kiryu Gunma Jp Oshima
Original assignee: Mitsuba Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 1986-06-07
Filing date: 1987-06-04
Publication date: 1991-07-04
Also published as: US4861238A; GB8713124D0; DE3718777A1; GB2191820B; GB2191820A; DE8710738U1

Description

Die Erfindung betrifft ein Pulsationsdämpfungselement für eine Kraftstoffpumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie die Verwendung eines derartigen Pulsationsdämpfungs elements gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4.

Ein derartiges Pulsationsdämpfungselement ist bereits in dem DE 83 18 145 U1 offenbart. Aus dieser Druckschrift ist ein Dämpfungselement bekannt, das einen schlauchförmigen und aus elastischem Material bestehenden Körper aufweist, der sein Volumen unter dem Einfluß von im Fördersystem auftretenden Druckpulsationen ändert. Zur Versteifung weist die Wand des schlauchförmigen Körpers eine besondere Ausbildung mit gewinde artig angeordneten Faltungen auf.

Bekannt sind ferner aus der US 42 85 534 armierte Schläuche zur Pulsationsdämpfung, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Gemäß der FR 21 77 996 ist es weiterhin bekannt, daß der Maschenwinkel einer Schlaucharmierung das Verformungs verhalten eines Schlauches bestimmt, wobei eine Vergrößerung des Schlauchdurchmessers, die gemäß DE 83 13 145 U1 ursäch lich für die Pulsationsdämpfung zu erachten ist, nur bei Maschen- bzw. Gleichgewichtswinkeln unter 54° zu erreichen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Pulsationsdämp fungselement der eingangs genannten Gattung verfügbar zu machen, das bei einfachem Aufbau zuverlässig und wirksam arbeitet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen 2 und 3 gekennzeichnet, während der Patentanspruch 4 eine vorteilhafte Verwendung des Pulsationsdämpfungselements in einem Kraftstofftank für eine Kraftstofftauchpumpe beansprucht.

Vorteilhaft wird das erfindungsgemäße Pulsationsdämpfungs element in einfacher Ausgestaltung durch einen Schlauch mit nicht kreisförmigem Querschnitt, beispielsweise elliptisch, eckig, insbesondere rechteckig, ausgebildet, wobei durch die Gestaltung der maschenförmigen Fadenschicht mit einem Maschen winkel von weniger als 50° in günstiger Weise einerseits eine Versteifung des schlauchförmigen Leitungsabschnitts bewirkt und andererseits nicht ausgesteifte rautenförmige Schlauch oberflächenabschnitte bzw. diskrete Maschen geschaffen werden, die elastisch verformbar sind und durch ihre Eigenverformung Druckschwankungen des Fördermediums absorbieren. Das erfin dungsgemäße Pulsationsdämpfungselement eignet sich aufgrund seines einfachen und wirkungsvollen Aufbaus besonders für den Einsatz in einem Kraftstofftank für eine Kraftstofftauchpumpe.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht eines Kraftstoffbehälters, in dem ein Schlauch gemäß der Erfindung untergebracht ist;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines Schlauchs gemäß einer ersten Ausbildungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines Schlauchs gemäß einem zweiten Ausbildungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Schlauches, die insbesondere einen Maschenwinkel R bei einem Schlauch gemäß der Erfindung darstellt;

Fig. 5 eine graphische Darstellung, die einen Zusammenhang zwischen Pulsationsverringerungswinkel und Berstdruck bei Änderungen des Maschenwinkels an dem Schlauch gemäß der zweiten Ausbildungsform veranschaulicht;

Fig. 6 eine graphische Darstellung, die Meßergebnisse für den Fall veranschaulicht, in dem ein Maschenwinkel R an dem Schlauch gemäß der zweiten Ausbildungsform variiert; und

Fig. 7 (A) und 7 (B) jeweils eine Querschnittsansicht eines Schlauchs gemäß einer dritten Ausbildungsform der Erfindung.

Nachfolgend wird zunächst ein Pulsierungsschutzelement gemäß einer ersten Ausbildungsform der Erfindung erläutert.

In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine Kraftstofftauchpumpe, die in einem Kraftstofftank 2 eines Kraftfahrzeugs untergebracht ist. Die Pumpe 1 ist beispielsweise in Form einer Trochoidverdrängungspumpe ausgelegt und ausgebildet, und ihre Einlaßöffnung 3 ist mit einem Filter 4 verbunden, so daß gefilterter Kraftstoff in das Innere der Pumpe 1 eingeführt wird. Eine Förderöffnung 5 der Pumpe 1 ist mit einem Ende eines Schlauchs 6 verbunden, bei dem die Erfindung in einer später beschriebenen Weise angewandt ist. Weiterhin ist das andere Ende des Schlauchs 6 fest mit einer Rohrleitung 8 verbunden, die aus einem metallischen Material besteht und sich nach oben durch eine Abdeckplatte 7 erstreckt, welche an der Wandoberfläche des Kraftstofftanks 2 befestigt ist. Wenn die Pumpe 1 angetrieben wird, wird Kraftstoff über den Schlauch 6 und die Rohrleitung 8 zu einer (nicht dargestellten) Einspritzeinrichtung gefördert.

Allgemein ist der Schlauch 6 aus einem flexiblen ölbeständigen Kunstharz, wie beispielsweise Acryl-Nitril-Kautschuk (NBR), Fluorharz oder dergleichen, hergestellt und besitzt eine im wesentlichen rechtwinklige Querschnittsform. Wenn der Schlauch 6 mit von der Druckpumpe 1 erzeugtem Druck beaufschlagt wird, wird er elastisch für die Zunahme und Abnahme der Querschnittsfläche zwischen der aktuellen Querschnittsfläche und der ursprünglichen Querschnittsfläche verformt.

In der Praxis wurde ein Vergleich mit dem Schläuchen gemäß der Erfindung und üblichen Schläuche durchgeführt. Speziell ist einer der Schläuche der Erfindung (der erste Schlauch) derart bemessen, daß er eine rechtwinklige Querschnittsform besitzt, und der andere (zweite Schlauch) ist derart ausgebildet, daß er eine rechtwinklige Querschnittsform mit einer darin integrierten Verstärkung aus einer Fadenschicht 9 besitzt, wobei die Fadenschicht 9 durch eine Vielzahl von maschenförmigen gewirkten Fäden gebildet ist, wohingegen einer der üblichen Schläuche derart ausgebildet ist, daß er einen kreisförmigen Querschnitt besitzt und der andere eine Rohrleitung aus einem metallischen Material ist. Ein Pulsationszustand wurde durch eine Druckdifferenz zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung dargestellt. Die Ergebnisse der in dieser Weise durchgeführten Messungen sind in Tabelle 1 dargestellt. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß während jeder der Vergleichsmessungen der Förderdruck der Pumpe 1 auf einem Niveau von 2,05 kg/cm² gehalten und der pulsierende Zustand sowohl an der Einlaßöffnung als auch an der Auslaßöffnung unter Verwendung eines Synchronoskops gemessen wurde. Die Gesamtlänge des Schlauches 6 betrug 12 cm, und beide Endabschnitte waren an der Förderöffnung 5 und der Rohrleitung 8 über etwa 2 cm befestigt. Ferner war die Fadenschicht 9 in den zweiten Schlauch so bestimmt, daß der Innendurchmesser 7,5 mm und der Außendurchmesser 13,5 mm betrug. Der maschenförmige Aufbau wies 12 nach rechts gedrehte Fäden und 12 nach links gedrehte Fäden auf, und der Maschenwinkel der maschenförmigen Fadenschicht 9 betrug 55°, bezogen auf die Schlauchlängsachse, unter der Annahme, daß der Schlauch 6 in einen Schlauch mit einem kreisförmigen Querschnitt übergeführt worden war.

Tabelle 1

Aus den zuvor angegebenen Ergebnissen wird deutlich, daß der erste und zweite Schlauch eine sehr hohe Pulsationsverringerungsrate im Vergleich mit üblichen Schläuchen besitzt. Weiterhin wurde ermittelt, daß der erste Schlauch eine Verringerungsrate besitzt, die im wesentlichen gleich der einer üblichen großdimensionierten Pulsations absorbiervorrichtung ist, und daß der zweite Schlauch eine Reduktionsrate besitzt, die im wesentlichen gleich der einer üblichen kleindimensionierten Pulsationsabsorbiervorrichtung ist. Demgemäß wird aus den oben festgehaltenen Ergebnissen deutlich, daß jeder der Schläuche gemäß der Erfindung hinsichtlich der Vermeidung von Pulsierung äußerst wirksam ist.

Dies heißt, daß der Schlauch gemäß der Erfindung im wesentlichen dieselbe Pulsationsverringerung erreichen kann wie in dem Fall, in dem eine übliche Pulsationsabsorbiervorrichtung verwendet wird. Es läßt sich vermuten, daß derartige wünschenswerte Ergebnisse der elastischen Verformung von einer rechtwinkligen Querschnittsform zu einer kreisförmigen unter der Wirkung der von der Pumpe 1 übertragenen Pulsation und der Zunahme und der Abnahme der Querschnittsfläche zuzuschreiben sind. Es ist nachgewiesen, daß ein üblicher Schlauch mit einer kreisförmigen Querschnittsform kaum unter dem Einfluß von Pulsation deformiert wird und demgemäß eine geringere Verringerungsrate besitzt. Da ein Schlauch mit der maschenförmigen Fadenschicht 9 eine hervorragende Hochdruckfestigkeit besitzt, weist er eine sehr große praktische Brauchbarkeit auf.

Wie sich aus der Beschreibung dieser Ausbildungsform ergibt, kann der Schlauch 6 gemäß der Erfindung sehr wirksam eine durch die Wirkungsweise der Pumpe erzeugte Pulsation trotz eines derartigen einfachen Aufbaues absorbieren, weil er elastisch unter dem Einfluß des Druckunterschieds verformt wird, welcher durch die Pulsation der Pumpe 1 verursacht wird. Demgemäß arbeitet der Schlauch 6 als Pumpenkanal ohne ein Auftreten von Pulsation trotz seines einfachen Aufbaues ohne irgendeine Pulsations absorbiervorrichtung. Dies führt zu dem Ergebnis, daß ein Pumpenkanal einfach und leichtgewichtig ausgelegt und darüber hinaus mit erheblich verringerten Kosten verwendet werden kann.

Bei dieser Ausführungsform ist die Pumpe 1 nach Art einer Tausch- bzw. Innenbehälterpumpe ausgelegt und ausgebildet, die in dem Kraftstofftank 2 untergebracht ist, und der Schlauch 6 ist in einem Bereich zwischen der Auslaßöffnung 5 der Pumpe 1 und der Rohrleitung 8 derart angeordnet, daß sein eines Ende mit der Auslaßöffnung 5 der Pumpe und sein anderes Ende mit Rohrleitung 8 verbunden sind. Aufgrund der für den Schlauch in dieser Weise getroffenen Anordnung gelangt keinerlei Pulsation, die durch die Funktion der Pumpe verursacht wird, aus dem Schlauch 6, sondern wird in dem Schlauch 6 in dem Kraftstofftank 2 absorbiert, und demgemäß strömt Kraftstoff gleichmäßig durch die Rohrleitung 8 mit einer auf ein minimiertes Niveau verringerten Pulsation. Demgemäß kann das Auftreten einer Pulsation wirksam verhindert werden, und der Einfluß der Pulsation wird im Innern des Kraftstoffbehälters 2 unter der Annahme begrenzt, daß die Pulsation auftritt und der Schlauch 6 elastisch deformiert wird. Demgemäß wird kein nachteiliger Einfluß auf den Motor übertragen.

Nachfolgend wird die zweite Ausbildungsform erläutert.

Wie oben bezüglich der ersten Ausbildungsform beschrieben, wurde ermittelt, daß ein Schlauch mit einer integrierten Fadenschicht 9 in Form eines maschenartigen Aufbaues sehr wirksam für das Hemmen des Auftretens von Pulsation ist. Um eine höhere Wirkung bei der Dämpfung von Pulsationen zu erreichen, wurde eine Zahl von Versuchen durchgeführt, um zu untersuchen, wie eine Pulsationsverringerungsrate sich ändert, wenn der Winkel R sich in der maschenförmigen Fadenschicht 9 ändert. Praktisch wurde eine Untersuchung an den Schläuchen 6 mit einer kreisförmigen Querschnittsform ebenso wie an den Schläuchen 6 mit einer elliptischen Querschnittsform durchgeführt. Die Schläuche mit einer elliptischen Querschnittsform wurden durch Abplatten der Schläuche erreicht, die einen kreisförmigen Querschnitt besaßen. Die Schläuche mit einer kreisförmigen Querschnittsform haben einen Innendurchmesser von 7,5 mm und einen Außendurchmesser von 13,5 mm, und die Verstärkung wurde durch einen maschenförmigen Aufbau gebildet, der 12 nach rechts gedrehte Fäden und 12 nach links gedrehte Fäden aufweist. Messungen wurden unter denselben Bedingungen wie bei der ersten Ausbildungsform durchgeführt. Die Ergebnisse der Untersuchungen sind in Tabelle 2 darstellt. Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, die sowohl an der Einlaßöffnung als auch an der Auslaßöffnung die Wellenform der Pulsierung bezüglich der Schläuche mit einer kreisförmigen Querschnittsform veranschaulicht.

Tabelle 2

Aus diesen Ergebnissen wird klar, daß ein Schlauch mit einer elliptischen Querschnittsform eine um ungefähr 5% höhere Pulsations verringerungsrate als ein Schlauch mit einem kreisförmigen Querschnitt bei jeglichem Winkel bei dem maschenförmigen Aufbau besitzt. Dies zeigt, daß der Schlauch gemäß der Erfindung sehr wirksam bei der Pulsationsverringerung ist. In überraschender Weise wurde beobachtet, daß die Pulsationsverringerungsrate um so größer war, je kleiner der Maschenwinkel R der Fadenschicht 9 ist.

Weiterhin zeigt Fig. 6 eine graphische Darstellung, die veran schaulicht, wie ein Zusammenhang zwischen Berstdruck und Pulsations verringerungsrate sich ändert, wenn der Winkel R in der maschenförmigen Fadenschicht 9 variiert. Es ergibt sich aus einer Übersicht der graphischen Darstellung, daß es, um eine Pulsations verringerungsrate von mehr als 75% zu erreichen, welches ein realistischerweise erforderlicher Wert ist, der Maschenwinkel R geringer als etwa 50% sein muß. Dies ermöglicht es, einen Schlauch zu wählen, der einen hervorragenden Pulsationsdämpfungs effekt innerhalb des zulässigen Bereichs des Berstdrucks selbst dann hat, wenn der Schlauch einen kreisförmigen Quer schnitt besitzt. Falls ein Schlauch eine höhere Pulsations schutzwirkung haben soll, ist es empfehlenswert, daß er eine nichtkreisförmige Querschnittsform, wie beispielsweise eine elliptische Querschnittsform oder dergleichen besitzt. Falls ein Schlauch eine elliptische Querschnittsform aufweist, ist der Berstdruck praktisch identisch zu dem eines Schlauches, der eine kreisförmige Querschnittsform besitzt. Wenn die beiden Enden des Schlauches an der Auslaßöffnung 5 bzw. der Rohrleitung 8 befestigt sind, wird der Endabschnitt des Schlauches ausgedehnt, um im wesentlichen eine kreisförmige Querschnittsform anzunehmen, und dadurch wird eine Haltefunktion bei der Verwendung eines Befestigungsbandes gleichförmig in derselben Weise vorgenommen, wie bei einem Schlauch mit einem kreisförmigen Querschnitt, anders als wenn der Schlauch rechtwinklige Kanten besitzt. Demgemäß wird diese Ausbildungsform bevorzugt verwendet.

Nachfolgend wird die dritte Ausbildungsform näher erläutert.

Als weiterer Schlauch, der eine nichtkreisförmige Querschnittsform mit einer Fadenschicht besitzt und unter dem Einfluß von Pulsation elastisch verformt wird, ist ein Schlauch gemäß der dritten Ausbildungsform, wie in Fig. 7 dargestellt, vorgesehen, dessen Quer schnittsform dreieckig, rhombisch oder dergleichen ist. Es ist zu betonen, daß der Schlauch gemäß dieser Ausbildungsform die im wesentlichen gleiche Pulsationsabsorbierwirkung wie in dem Fall der vorherigen Ausbildungsformen besitzt. In dem Fall, in dem ein Schlauch winklige Ecken besitzt, könnte zudem der Seitenabschnitt weicher als die Kantenabschnitte gemacht werden, so daß dem Schlauch weitere Elastizität verliehen wird, wodurch dieser unter dem Einfluß der Pulsation elastisch verformt wird. Auch bei dieser Ausführungsform wird der Schlauch elastisch unter der Wirkung der Pulsation deformiert. Es ist zu beobachten, daß der Schlauch gemäß dieser Ausbildungsform eine hervorragende Pulsations absorbierwirkung besitzt.

Da das Pulsationsdämpfungselement gemäß der Erfindung in Form eines Schlauches in der oben beschriebenen Weise ausgebildet ist, kann die Pulsation, welche durch die Wirkungsweise einer Pumpe erzeugt wird, zuverlässig in dem Schlauch absorbiert werden, welcher einen einfachen Aufbau besitzt und bevorzugt in einem Kraftstofftank angeordnet ist. Demgemäß besteht kein Bedarf nach irgendeiner typischen Pulsationsabsorbiervorrichtung, die bisher erforderlich war, und die Pumpenleitung kann in einfacher Weise ausgebildet werden, wobei ein Schutz gegen das Auftreten von Pulsation in der Pumpenleitung erreicht wird. Dies führt zu dem Ergebnis, daß die Erzeugung eines auffallenden Schalls aufgrund der Pulsation erheblich verringert werden kann, daß die Pumpe selbst klein dimensioniert und leichtgewichtig konstruiert werden kann und daß die ungünstige Wirkung auf einen Fluidzuführabschnitt verringert werden kann, wodurch sich eine erhebliche Kostenverringerung erreichen läßt.

Claims

1. Pulsationsdämpfungselement für eine Kraftstoffpumpe, be stehend aus einem schlauchförmigen elastisch deformierbaren Leitungs abschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsabschnitt durch einen Schlauch (6) mit nicht kreisförmigem Querschnitt gebildet ist und daß der Schlauch eine integrierte maschenförmige Faden schicht (9) aufweist, deren Fäden, bezogen auf die Schlauchlängsachse, einen Maschenwinkel von weniger als 50° aufweisen.

2. Pulsierungsschutzelement nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Schlauch (6) eine eckige Quer schnittsform besitzt.

3. Pulsationsdämpfungselement nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Schlauch (6) eine elliptische Quer schnittsform besitzt.

4. Verwendung des Pulsationsdämpfungselements nach einem der vorangehenden Ansprüche in einem Kraftstofftank für eine Kraftstofftauchpumpe.